真核核糖体组装过程的结构和功能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31470722
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0501.结构生物学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Ribosome biogenesis is a highly complicated and coordinated process that includes the assembly of four rRNAs and about 80 ribosomal proteins into subunit precursors and the transportation of precursors across nuclear membrane. The fidelity and efficiency of ribosome assembly in vivo is not only closely related to the function of the cells, but also associated with many human diseases. For examples, a collection of genetic diseases, termed as ribosomopathy, including SDS, DBA, 5q-syndrome, DKC, CHH and TCS, are caused by mutations in genes involved in the maturation and assembly of ribosomal subunits. Especially, 90% of cases of SDS patients are caused by mutations of a ribosomal maturation factor SBDS, which catalyzes the late-stage maturation of the 60S subunit in cytoplasm. In animal cells, the process of the assembly and maturation of ribosomal subunits is monitored by the MDM2-p53 pathway, and defects in the process leads to increased risk of many types of cancers. The structural and functional study of ribosome assembly in eukaryotic cells is not only of fundamental importance to the general biology, particularly in the field of protein translation. More importantly, mechanistic elucidation of the roles of disease-associated ribosomal maturation factors could have intermediate impact, as to the understanding of the pathogenesis in related diseases, as well as the clues and possible drug targets for therapeutic interventions. This proposal aims to study the functional and structural aspects of a number of ribosomal maturations factors in the model system of yeast, using the cryo-EM single particle method as a major tool. The two specific objectives are: (1) functional elucidation of several maturation factors, by determining the structures of ribosomal subunits bound with maturation factors, with a focus on disease related factors, including Sdo1 (the yeast homolog of SBDS), Efl1, Lsg1; (2) depiction of the in vivo assembly pathway of the ribosomal subunits, by using isolated in vivo assembly precursors with TAP (tandem affinity purification)-labelled assembly factors, such as Rrp5, Alb1, Nog1, Nog2 and Rsa4.
真核核糖体的组装成熟是一个高度复杂和协同的过程,包括4个rRNA和大约80个核糖体蛋白跨核膜转运及组装。核糖体的正确组装与否关系到细胞功能的执行以及生物体的生理状态。许多人类遗传疾病与核糖体组装成熟相关,如SDS,DBA, DKC,CHH和TCS等一大类统称为ribosomopathy的疾病。本项目拟采用生物化学和冷冻电镜相结合的方法,以酵母为模型,从两个方面研究真核核糖体的组装:(A)核糖体成熟因子,特别是与疾病相关的几种因子,例如Sdo1、Lsg1、Efl1等在组装中的分子功能;(B)以体内纯化的核糖体亚基组装中间体为材料,阐释与一些重要的成熟因子(Nog1、Nog2、Alb1、Rrp5等)相关的核糖体亚基体内组装的分子途径(assembly pathway)。这些核糖体组装机制的研究不仅具有重要的基础科学价值,还可能揭示相关疾病的发生机理,为临床治疗提供线索。

结项摘要

真核核糖体的组装成熟是一个高度复杂和协同的过程,包括4个rRNA和大约80个核糖体蛋白跨核膜转运及组装。核糖体的正确组装与否关系到细胞功能的执行以及生物体的生理状态。本项目采用生物化学和冷冻电镜相结合的方法,以酵母为模型,对酵母核糖体60S亚基组装、多种核糖体组装因子进行了研究,分析了核糖体亚基组装过程中相关因子的结构和功能。重要研究成果包括1)酵母细胞核内的pre-60S组装前体的结构解析(Nature,2016)以及2)细胞质晚期的pre-60S组装前体(NSMB,2017)的结构研究。这些工作在真核核糖体组装过程的结构和功能研究领域做出了重要的原创贡献,阐明了系列科学问题。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Structural snapshot of cytoplasmic pre-60S ribosomal particles bound by Nmd3, Lsg1, Tif6 and Reh1.
Nmd3、Lsg1、Tif6 和 Reh1 结合的细胞质前 60S 核糖体颗粒的结构快照。
  • DOI:
    10.1038/nsmb.3364
  • 发表时间:
    2017-03
  • 期刊:
    Nature structural & molecular biology
  • 影响因子:
    16.8
  • 作者:
    Ma C;Wu S;Li N;Chen Y;Yan K;Li Z;Zheng L;Lei J;Woolford JL Jr;Gao N
  • 通讯作者:
    Gao N
Mechanistic insights into the alternative translation termination by ArfA and RF2
对 ArfA 和 RF2 替代翻译终止的机制见解。
  • DOI:
    10.1038/nature20822
  • 发表时间:
    2017-01-26
  • 期刊:
    NATURE
  • 影响因子:
    64.8
  • 作者:
    Ma, Chengying;Kurita, Daisuke;Gao, Ning
  • 通讯作者:
    Gao, Ning
Ribosome Profiling Reveals Genome-wide Cellular Translational Regulation upon Heat Stress in Escherichia coli.
核糖体分析揭示了大肠杆菌热应激的全基因组细胞翻译调控
  • DOI:
    10.1016/j.gpb.2017.04.005
  • 发表时间:
    2017-10
  • 期刊:
    Genomics, proteomics & bioinformatics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Y;Xiao Z;Zou Q;Fang J;Wang Q;Yang X;Gao N
  • 通讯作者:
    Gao N
Cryo-EM structure of Mycobacterium smegmatis ribosome reveals two unidentified ribosomal proteins close to the functional centers.
耻垢分枝杆菌核糖体的冷冻电镜结构揭示了靠近功能中心的两种未鉴定的核糖体蛋白
  • DOI:
    10.1007/s13238-017-0456-9
  • 发表时间:
    2018-04
  • 期刊:
    Protein & cell
  • 影响因子:
    21.1
  • 作者:
    Li Z;Ge X;Zhang Y;Zheng L;Sanyal S;Gao N
  • 通讯作者:
    Gao N
Cryo-EM structures of the 80S ribosomes from human parasites Trichomonas vaginalis and Toxoplasma gondii
人类寄生虫阴道毛滴虫和弓形虫 80S 核糖体的冷冻电镜结构
  • DOI:
    10.1038/cr.2017.104
  • 发表时间:
    2017-10-01
  • 期刊:
    CELL RESEARCH
  • 影响因子:
    44.1
  • 作者:
    Li, Zhifei;Guo, Qiang;Gao, Ning
  • 通讯作者:
    Gao, Ning

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国家公园环境解说服务对引导公众行为的影响
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    2017
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    高宁;付广;王慧
  • 通讯作者:
    王慧

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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